解析智能一卡通系统设计方案

目前社会上使用较多的卡有：磁卡、条码卡、凸字卡、IC卡、红外卡等，近几年又从国外引进了非接触ID感应卡、非接触型IC卡、智能CPU卡等。而真正“一卡通”是一种什么样概念，明确的回答是：真正的“一卡通”应该是“一卡一库一线”，即一条网络线连接一个数据库（PC机），通过一个综合性的软件，实现设置IC卡管理、查询等功能，实现整个系统的“一卡通”。

IC卡一卡通技术触及领域相当广泛，在智能化建筑领域也不例外。我公司近几年来通过对一卡通技术的开发应用以及智能建筑工程的实践，深感一卡通技术的应用对于大厦、楼宇的智能化有着强烈的推动作用。首先，该技术扩展了智能化系统集成的应用范围，不但可以实现一卡通系统内部各分系统之间的信息交换、共享和统一管理，而且可以实现一卡通系统与建筑物各子系统之间的信息交换，统一管理和联动控制。其次，一卡通技术增强了整个建筑物的总体功能。在智能建筑工程中应用一卡通系统，目前已经覆盖了人员身份识别、管理人员考勤、电子门禁、出入口控制、电梯控制、车辆进出管理、会所消费、人事档案、图书资料卡和保健卡管理、电话收费管理、会议电子签到与表决和保安巡更管理等等。由此可见，一张小小卡片，已经渗透到了企业管理和物业管理的各个环节，使得各项管理工作更加高效、科学，为人们日常的工作和生活带来便捷和安全。

一、智能一卡通系统的介绍：

1、目前在智能建筑中可应用一卡通技术的系统包括：

人员身份识别

宾客资料管理

员工考勤

电子门锁管理、出入口门禁管理

电梯智能化控制

水电气三表数据远传

收费管理

车场收费及车辆进出管理

员工食堂售饭管理

保安巡查管理

员工工资及福利管理

人事档案及人员调度管理

商场及餐厅娱乐场所的电子消费管理

图书资料卡及保健卡管理

电话收费管理

2、楼宇智能一卡通系统的构成：

智能一卡通系统配置包括门禁控制器、IC卡读感器、感应卡、制卡机、电梯控制板、收款POS机、道闸和控制器、通讯转换器、传输设备、系统管理软件等。

系统网络结构是由两部分组成：实时控制域和信息管理域。低速、实时控制域采用传统的控制网RS－485控制网络作为分散的控制设备、数据采集设备之间的通信连接；各智能卡分系统的工作站和上位机则居于系统的高速管理信息域，这里涉及了大量的数据传递，可满足各种管理的需要，构造了高级的数据网络环境，系统主干采用Ethernet网，通过路由器、主干光缆或电缆，双绞线连接局域网和广域网。

其数据处理方式为：应用程序接受用户的输入，各智能卡应用设备读写器读取用户卡的信息，应用程序执行相应语句完成对服务器端的数据库访问，对数据进行转换和操作，然后将执行结果返回客户端，完成相应的管理或控制。

3、IC智能卡的分类和选型

IC卡分为接触式和非接触式（Contactless Card）两种。

接触式卡片：存在着操作慢、环境适应性差、可靠性欠佳等问题，这此先天不足限制了它们在一些重要领域应用。

非接触式IC卡：九十年代中期出现的非接触式IC卡，以其独有的无接触过卡方式、独有的恶劣环境适应能力、优良的电气和机械特性、极高的安全性，受各界用户的青睐，而且将逐渐取代现有的接触式IC卡，成为应用最为广泛的主流卡。

非接触式IC卡的种类

射频加密卡（RF ID）

射频存贮卡（RF IC）

射频CPU卡（RF CPU）

射频卡的信息存取是通过无线电波来完成的，主机与射频之间没有机械触点。其内嵌芯片除了存储单元、控制逻辑外，增设了射频收发电路。如HID﹑Indala﹑Ti﹑EM等。

射频存贮卡也是通过无线电波来存取信息。它是在存储卡基础上增加了射频收发电路。如Mifare﹑Legic等。

射频CPU卡同样是通过无线电波来存取信息。它是在CPU卡的基础上增加了射频收发电路。

非接触式IC卡由于采用射频技术，没有较统一的标准，市场上存在不同品牌、不同频率的卡片。这些卡片主要分为只读卡（只有一个ID编号，称ID卡）如： MOTOROLA、HID、TI、EM等，和读写卡（具有存储空间，称存储式IC卡）如：MIFARE等。随着网络的飞速发展和日趋成熟稳定，在智能大厦、智能小区、校园管理等这种局部“一卡通”系统中采用哪种类型的卡已变得不再重要，因为所有数据信息都在系统数据库中得到可靠保存。由此，采用何种卡来实现“一卡通”可由用户根据各卡特点并结合自己需求自由选择，这些特点包括：读卡距离远近、卡片厚薄、价位高低、是否具有存储空间等。这里重点介绍一下MIFARE卡。MIFARE卡是当今世界上较先进较成熟、较完善的一种智能卡，具有固定的操作平台，类似 CPU功能，其特点主要有：

① 防伪。它把交易的数据放在很严密的密匙算法里面，通过非接触式感应，传到读写器里面，其功能相当于数字式手提电话，不易空中拦截、解密和对卡的破坏。② 可靠。它把每次交易成功健全的数据经判别后写入读写区域里面。如果交易数据残缺，不健全，CPU会取消交易。这种交易的可靠性在通用卡里面很少见，一般非接触式IC卡不具备这种功能。有些卡，如Legic卡，只管读写，不管里面数据是否残缺、健全，用在款项交易方面就很不足，很不可靠。

③ 防冲撞功能，数张Mifare可以一张一张地读，一起工作不受干扰，还可以根据其它卡放在一起读。现在，一般人都有几张卡，如信用卡、磁卡、ID卡等，如果一张张地先鉴别，再拿出来读很麻烦。Mifare可以和各种不同的卡放在一起，往读写器前一放，就能正确地读取该读的卡，防干扰能力相当强。在流行很多卡的今天，这一优点尤为重要，防冲撞功能是MIFARE卡独有的。

④ 一卡多用，综合管理好。一张卡有16个单独设密码的区域，可以存取16种相互独立、互不相干的信息资料，能满足16种不同使用功能的款项交易和管理，这是其它卡不可比拟的优越性。

⑤ 卡的寿命长。在目前状态下，Mifare卡因防水、防油污、防灰尘，在多尘、潮湿等恶劣环境仍可适用，使用寿命上亿次，对卡对读写器都如此，而接触式IC卡，一张卡可以使用数千次，读写卡座也只是数千次，在一个大的IC卡系统里面，往往有数千张卡，如果每张卡使用一次，读写卡座就面临着清洗、维护甚至更换。非接触式Mifare卡克服了这些不足，能进行自由地读写，都没有损耗和使用上的顾虑。

鉴于以上的诸多特性，我们建议在儿童保健所智能管理中使用Mifare IC卡。

二、用户的需求及系统构想：

通过对儿童保健所需求了了解，感觉到用户比较注重的是日常管理中考勤系统的设置，并且明确地表明要在早晨和中午都要做考勤统计。如何合理配置考勤机就成为一卡通系统设计中关键的问题。

儿童保健所的建筑是不对称的，但以中庭为对角线可以将整个建筑区域有机地划分为功能相对独立的2个部分。每层皆是如此。所以我们规划在每一个独立的功能单元设置考勤机（例如2楼就可以划分为“儿保诊区”和“眼科口腔科诊区”分别设置考勤机）。其位置应尽可能靠近楼梯的一侧。其目的在于考勤机除了作为该功能区人员考勤管理的工具，还同时担负智能巡更点的功能。

作为医疗单位，儿童保健所是一个财务和物流分布相对分散的单位，适当的门禁管理无疑是十分必要的。基于我们对于医疗系统的一般性了解，我们认为在一层的2个药房和收费处、四层的药房五层的7个检验室以及六层的财务室分别设置12处门禁。保证进入这些地区人员具有相应的权限，保证医院物流系统的正常进行和工作人员不受干扰。

使用IC卡技术进行巡更管理是运用IC技术的另一个方面，在我们的构想中，巡更点读卡机与考勤机使用同一套设备，为巡更人员配置特殊的IC卡，在指定时间内在选定的巡更点刷卡，就可以实现智能巡更的功能。巡更点的位置分别在楼梯的两端，巡更人员在楼梯的一端走到另一楼梯的尽头，所经过的路途应包括整个一层建筑的绝大多数地区。如果事先为巡更人员设定巡更路线之后，巡更人员应能有效巡视整座建筑物。

三、系统设计原则：

以人为本原则：系统设计应紧紧围绕着人们的实际需求，以实用、简便、经济、安全的原则，同时照顾到不同职务层次、不同部门的需要，满足企业管理这一特定使用功能。

适用性原则：当今科技发展迅速，可应用于一卡通系统的技术和产品可谓层出不穷，工程中选用的系统和产品都应能使用户得到实实在在的受益，并满足近期使用和远期发展的需要。在多种实现途经中，选择最经济可行的途经。

系统的先进性原则：系统的设计和产品选用在投入使用时应具有一定的技术先进性，但不盲目追求尚不成熟的新技术或不实用的新功能，以充分保护用户的投资。

系统可靠性原则：系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能。

实施性良好的原则：以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，并考虑行政主管部门归口管理的要求，使设计的方案现实可行。

标准化原则：设计中采用的产品都尽可能是标准化设备，应用软件尽量采用已商品化的通用软件，以减少二次开发的工作量和利于日后的使用和维护。

开放性原则：系统具良好开放性的，并遵循国际上通行的通信协议，为顺畅的数据流通打下一个良好的基础。

系统可扩充性原则：系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。

数据安全：采取必要的措施保障内各智能化系统数据的安全。

在实际运作中我们将本着上面的设计原则，为用户提供满意的成套系统。

四、系统的选型：

由于一卡通系统主要体现的就是以一卡实现多种工作功能，所以选择一套性能优越的射频卡读写系统网络是关乎一卡通系统实施成败的基础，在众多网络系统中我们选择了具有强大网络功能的系统作为整个一卡通系统的基本狂架。

示意如下：

在控制中心有发卡机负责IC卡的发放工作，同时使用标准EtherNet连接到集线器，构成整体系统的上层网络。

同时连接集线器的还有总线连接转换器，负责每一个楼层中设备和控制主机之间的联系工作，向上直接连接标准EtherNet网，向下延伸RS485总线以方便连接各种使用IC卡的设备。

1、一卡通中的考勤系统：

系统由挂在楼层通讯总线上的考勤机和在控制中心的考勤控制软件构成，考勤软件。

考勤机的性能指标如下：

外形尺寸：17.5cm×13cm×3cm

读卡距离：ID卡《10cm，IC卡《5cm

打卡速度：《0.2秒

通信接口：RS232或RS485

外接电源：DC 9v/600MA.

存储容量：打卡16000~23000多条记录，发卡16000多条

工作环境：温度-10℃～50℃

后备电池：待机时间≤10小时

传送速率：19200BPS

至于考勤管理软件，我们选用Fire2000考勤管理系统来满足用户对考勤系统的具体需求。

其软件的特点在于：

双数据库后台支持：支持小型Access与大型SQL Server 7/2000数据库格式，即适应小型客户使用，更适合大型网络客户的管理

库表与字段自定义化：库表结构可自定义，充分满足了客户的多样化与扩展性的需求，使系统的兼容性与使用寿命大大延长，从而节省客户的各种重复投资

动态菜单模块化管理：新型的菜单模块化管理，使界面更友好、更个性化，功能扩展更自由化，模块挂接更方便，有实力的客户可以在本系统基础上实现二次开发，并挂接到本系统中来，充分体现其架构的科学性与扩展性

动态模糊查询功能：支持简单个人查询与集体查询，操作方便快捷，支持动态条件模糊查询，通过部分有效信息轻松查询出相关的详细数据。并且可将查询状态保存，减少重复劳动，提高功效

丰富的模板界面自定义化：本系统使用大家较熟悉的EXCEL界面作为模板，客户可以在此模板上自定义个性化的录入与查询界面，操作方便简单而不陌生

强大的输入/输出接口：本系统支持任意格式的文本文件导入方式，几乎兼容所有的WIN32程序的输出接口，提供有完善友好的操作向导，使用户不再苦恼新旧软件的更新与大量数据的录入工作；输出方式支持大家普遍熟悉的EXCEL文件输出，给共享数据带来很大方便

全面的班次结构设计：一个班次最多包括4个正常出勤上下班打卡段（即8个打卡点）与2个加班时间段，再外加2个特殊加班段；打卡时间支持跨零点与跨天功能；并且每个时段又 支持动态提前延时捕捉加班功能；迟到早退旷工条件细化到每个班次上，用户可自定义设 置，并且具有晚班（即夜班）段设置功能

多样化的排班方法：本系统支持手动排班、继承排班；手动排班操作简洁明朗，精确细致排班，继承排班可以从某个月导入排班数据

完善的考勤后补制度：本系统包括详细的节假日登记设置与请假处理模块，操作简洁的调休功能，与特殊加班设置，从而适应客户处各种各样的特殊考勤情况

专门的考勤异常处理模块：异常处理是所有操作考勤的管理人员较苦恼的事，也是使用一套考勤管理软件中使用最多的操作，所以我们本着实用方便的原则，为客户专门集成所有异常处理所涉及的操作到一个模块当中，使用户操作方便而快速，在提高工效上取得很大进步

完善的薪资管理模块：本系统提供有月薪、日薪二大薪资管理模块，建立薪资表时其薪资表中的字段可以任意从其它表中自动导入，而无需做重复的录入工作，工资报表与工资条格式自定义化，方便不同层次客户的需求

强大的自定义工资公式算法：用户可以根据本身考勤与工资的特殊情况，自定义设置简单的公式算法来轻松解决复杂的考勤工资算法，本系统支持不限套数的公式计算数量，并且每套支持65535行公式的超大容量设置，一般解决一个客户的需求通常只需一套即可，客户进行结构算法调整时，不需再求助于开发商了，而只需自行改变设置即可；

考勤点的设置：

通过对用户提供的设计平面图我们推荐在以下地点布置考勤点

1层：药房一门一处、靠近楼道的放射一处

2层：儿保门诊一处、靠近楼道的口腔一处

以此类推：在接近电梯厅端楼道最近的科室安装一台考勤机，6层共12台考勤机。

2、一卡通中的门禁系统：

在需要配置门禁楼层分别配置门禁控制器，每一个门禁控制器都控制一个电锁来直接控制各单位门的开启状态。

门禁控制器采用感应IC卡和IC卡读卡器。刷卡后门锁能自动打开。外界电源断电后，电锁会自动锁上，这样就保证了各门点的绝对安全。

进入不同的门需要不同的访问权限，这个授权由控制中心的计算机授予，计算机根据使用者的要求访问的部门，自动把信息传输相应部门并给予进入授权。如需修改授权则需要在获得某些批准后才能实现。

门禁系统软件将记录各种刷卡操作。控制中心的电脑显示该人员进出情况。对相应的各种信息进行有条件的记录，可以长时间保持门禁记录，以备有关部门查询。

3、一卡通中的巡更系统：

巡更方式采用在线式巡更，一般的巡更系统利用读感器和感应IC卡巡更。在当前的系统中，由于巡更范围就在考勤与门禁系统的控制范围内，所以使用这些已有的读卡设施来巡更无疑一一种自然的选择。当考勤机和门禁在建筑中分布比较合理时，用户可以使用全部或部分考勤机和门禁作为当然的巡更点。

值班巡更人员手持保安证（感应IC卡）在规定的时间内到指定的巡更点刷卡巡更。在这个时间内，控制中心就能根据巡更软件实时地知道各点巡更人员的检查情况，并能清晰的了解所有巡更路线的运行状况。且所有巡更信息的历史记录都在电脑里储存，以备事后统计和查询。